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1、第5章扩频系统的同步第5章扩频系统的同步5.1同步不确定性的来源5.2直扩系统的同步5.3滑动相关检测5.4直扩同步的跟踪5.5跳频系统的同步5.6跳频系统的扫瞄驻留同步法思考与练习题第5章扩频系统的同步5.1同步不确定性的来源1.频率源的漂移一般通信系统中所用的频率并不像我们希望的那样稳定,它们对频率不确定的影响是不能忽略的。在扩频系统中,频率不确定性的其它结果也是显而易见的。频率源频率的漂移,将引起码元时钟速率的偏移,积累为码相位的偏移;频率源频率的漂移,还会引起载波频率的漂移,使系统性能下降。图5-1说明了各种相对码速率偏移对系统的积累偏移的影响。第5章扩频系统的同步10
2、6105100Mb/s10Mb/s1041Mb/s103102每天积累漂移的比特数10110-610-710-810-910-1010-11相对速率偏移图5-1不同码速时相对速率偏移每日积累偏移第5章扩频系统的同步2.电波传播的时延同步不确定的主要来源是那些与时间和频率有关的因素。如果接收机能够精确地知道通信距离和发射时间,发射机和接收机都具有足够准确的频率源,它们就能得到所需的定时,就没有同步问题了,但这些假设本身就只是一种假设。第5章扩频系统的同步3.多卜勒频移在发射机和接收机中使用精确的频率源,可以去掉大部分码速率、相位和载频的不确定性,但不能完全克服由于多卜勒频移引起的
3、载波和码速率的偏移。随着移动式发射机/接收机的每一次相对位置的改变,就会引起码相位的变化。加到接收信号上的多卜勒频率不确定的大小是接收机和发射机相对速率及发射频率的函数。第5章扩频系统的同步多卜勒频移的大小为ff(Hz)(5-1)cfff收发(5-2)c第5章扩频系统的同步4.多径效应多径是在传输过程中由于多路径(反射、折射)传播引起的。多径效应对系统的影响主要是引起码相位、载波频率相位延迟,造成同步的不确定性。第5章扩频系统的同步5.2直扩系统的同步直扩系统的同步有以下几种:(1)伪随机码同步。(2)位同步。(3)帧同步。(4)载波同步。第5章扩频系统的同步
4、一般的同步可分为两步进行:(1)初始同步,或称粗同步、捕获。它主要解决载波频率和码相位的不确定性,保证解扩后的信号能通过相关器后面的中频滤波器,这是所有问题中最难解决的问题。(2)跟踪,或称精同步。第5章扩频系统的同步初始同步是调整时钟搜索捕获停止搜索否是失步同步锁定跟踪转入跟踪否图5-2同步流程图第5章扩频系统的同步5.2.1同步过程一般同步系统的同步过程可用图5-2来描述。接收机对接收到的信号,首先进行搜索,对收到的信号与本地码相位差的大小进行判断,若不满足捕获要求,即收发相位差大于一个码元,则调整时钟再进行搜索。直到使收发相位差小于一个码元时,停止搜索,转入跟踪状态。第5
5、章扩频系统的同步5.2.2初始同步方法接收机刚开始工作时,对所接收的信号的频率和相位只能大致确定一个范围,这个范围主要根据发射机和接收机的频率与时钟的相对差值、信道传输的频率不稳定性、传播时延以及收发信机本身信号源与时钟的稳定度来确定。第5章扩频系统的同步1.滑动相关法接收机在搜索同步的过程中,本地码序列发生器以不同于发射端的码速率工作,这就相当于两码彼此“滑动”。2.同步头法同步头法的实质是在滑动相关器中,使用一种特殊的码序列,这种码序列较短,短得足以使滑动相关器在合理的时间内通过各种可能的码状态,完成起始同步的搜索。这种专门用来建立起始同步的码,称为“同步头”。第5章扩频系
6、统的同步3.跳频同步法跳频系统使用的伪随机码速率要比直扩系统使用的伪随机码速率低得多,因而同步建立时间也就短得多。由于使用的码速低,为达到给定的时钟误差,积累就慢得多。第5章扩频系统的同步4.发射参考信号法当接收系统必须尽可能简单时,发射参考信号可以用于起始同步捕获、跟踪或同时用于两者。发射参考信号法的接收机既不用伪随机码发生器,也不用其它的本地参考振荡器,相应的伪随机码参考信号也是发射机产生的,并同所要的载有信息的信号同时发送。跳频和直扩两种系统都适合发射参考信号法。图5-3为该系统的原理框图。第5章扩频系统的同步fs(t)fr(t)c11c11调制器高放不含信息PN码r(t
7、)fIF=fc1-fc2分路中放发生器fc2调制器高放含信息s(t)fr(t)2c22图5-3发射参考信号的同步方法第5章扩频系统的同步发送端把含有信息的已调信号与不含信息的fc1同伪随机码进行调制后,合并、放大,然后发送出去。在接收端,两个频率的信号分别在两个通道中放大,经过相关运算后,取出中频,解调后还原出信息。设发送的两个信号分别为s1(t)和s2(t),即s1(t)=c(t)cosωc1t(5-3)和s2(t)=a(t)c(t)cosωc2t(5-4)第5章扩频系统的同步式中c(t)